
- •В.Н. Евстигнеев, м.А. Китаева, б.В. Устинов расчет и конструирование приводов главного движения металлорежущих станков
- •150400.65 «Технологические машины и оборудование»
- •Оглавление
- •Предисловие
- •1. Задачи, тематика и организация курсового проектирования
- •1.1. Задачи и требования к курсовой работе
- •1.2. Тематика и содержание курсовых работ
- •1.3. Указания к написанию разделов пояснительной записки
- •Введение
- •Современные тенденции развития станков
- •Разработка технологического процесса обработки детали на станке
- •Разработка кинематической схемы привода главного движения
- •Технические расчеты деталей привода
- •Выбор системы смазки привода
- •Заключение
- •1.4. Требования к оформлению пояснительной записки
- •Общие положения
- •Оформление пояснительной записки
- •Формулы и уравнения
- •Иллюстрации и рисунки
- •Оформление таблиц
- •Описание библиографического списка
- •1.5. Требования к оформлению графических материалов
- •Указания к оформлению чертежа общего вида
- •Указания к оформлению сборочного чертежа
- •Указания к оформлению чертежа детали
- •Указания к оформлению кинематической схемы
- •1.6. Организация выполнения курсовой работы
- •2. Методические материалы для обоснования конструкции привода главного движения
- •2.1. Электродвигатели
- •С разными режимами работы
- •Численные значения технических характеристик электродвигателя аирм132м4 при изменении частоты тока от 50 до 125 Гц
- •Конструктивные исполнения по способу монтажа двигателей серий аи, 5а, 6а, адчр
- •2.2. Проектрование кинематической схемы привода главного движения
- •2.2.1. Разработка кинематики привода со ступенчатым регулированием частоты вращения
- •2.2.2. Разработка кинематики привода с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя
- •2.3. Определение диаметров валов коробки скоростей
- •Механические характеристики сталей
- •Номинальные размеры цилиндрических концов валов
- •Допускаемые номинальные напряжения [σИ] для валов
- •Коэффициенты Kσ и Kτ в ступенчатом переходе с галтелью
- •Коэффициенты Kσ и Kτ для шпоночного паза
- •Коэффициенты Kσ и Kτ для шлицев и резьбы
- •Отношения Kσ/Kdσ и Kτ/Kdτ для посадки деталей на вал с натягом
- •Коэффициенты Kdσ и Kdτ
- •Коэффициенты kFσ и kFτ
- •Коэффициент kv
- •Уравнения упругой линии, максимальные прогибы и углы поворота двухопорных балок
- •Допустимые углы поворота сечения и прогибы вала
- •2.4. Шпоночные и шлицевые соединения
- •Номинальные размеры призматических шпонок (гост 23360-78)
- •Номинальные размеры сегментных шпонок (гост 8794)
- •Размеры прямобочных шлицевых соединений, мм
- •Предпочтительный размерный ряд эвольвентных шлицевых соединений (гост 6033-80)
- •50×2×9H/9gГост 6033-80.
- •50H7/g6×2×h9/g9 гост 6033-80.
- •Допускаемые напряжения [σ]см для неподвижных соединений
- •2.5. Выбор уплотнений опор качения
- •Применение уплотнений опор качения
- •Размеры лабиринтных уплотнений, мм
- •Размеры манжетных уплотнений для валов (гост 8752-79), мм
- •2.6. Выбор системы смазки
- •Предельная быстроходность шпиндельных узлов для различных систем смазки
- •Основные эксплуатационные характеристики масел на нефтяной основе
- •2.7. Шпиндельные узлы с опорами качения
- •Технические характеристики шпиндельных узлов
- •Значения коэффициентов k1, k2, k3 и осевой жесткости j0 для комплексных опор
- •Предварительный натяг шариковых радиально-упорных подшипников, н
- •2.8. Зубчатые передачи
- •2.8.1. Общие сведения о зубчатых передачах
- •Материалы и виды термообработки для изготовления зубчатых колес
- •Рекомендации применения зубчатых колес по нормам плавности
- •Модуль зубьев по гост 9563-80
- •Геометрические параметры цилиндрических передач внешнего зацепления без смещения, мм
- •Число зубьев шестерни
- •Формулы для расчета сил в зацеплении
- •2.8.2. Расчет зубчатых передач
- •Расчет модулей зубчатых передач по критерию изгибной прочности
- •Пределы выносливости σFlimb, σНlimb и коэффициенты безопасности sf, sh при расчете на контактную и изгибную прочность
- •Показатели степени кривой усталости qF, qН и коэффициенты приведения μF, μН
- •Коэффициенты расчетной нагрузки
- •Коэффициенты kFβ и kНβ
- •Коэффициенты kfv и kнv динамической нагрузки
- •Проверочный расчет цилиндрических зубчатых передач на выносливость при изгибе
- •Проверочный расчет на контактную выносливость зубьев
- •Базовое число циклов nHlim
- •2.8.3. Конструкция зубчатых колес
- •2.9. Ременные передачи
- •Основные характеристики ременных передач
- •2.9.1. Клиноременная передача
- •Характеристики сечений импортных клиновых ремней
- •Длина клинового ремня
- •2.9.2. Поликлиновая передача
- •Поликлиновые отечественные ремни, изготавливаемые серийно
- •Параметры сечений поликлиновых ремней импортного производства по din 7867
- •Поликлиновые импортные ремни, изготавливаемые серийно
- •2.9.3. Зубчатоременная передача
- •Резиновые зубчатые литьевые ремни, изготавливаемые серийно
- •Основные типоразмеры выпускаемых зубчатых ремней импортного производства
- •2.9.4. Определение кинематических и геометрических параметров ременных передач Передаточное число ременной передачи
- •Сечения клиновых ремней
- •Модуль зубчатого ремня и число зубьев шкивов
- •Параметры зубчатоременных передач
- •Диаметры шкивов и скорость ремня
- •Угол обхвата
- •Межосевое расстояние и расчетная длина ремня
- •2.9.5. Методика расчета ременных передач по тяговой способности
- •Клиноременная передача
- •Параметры для определения Cl
- •Коэффициент режима нагрузки, Cp
- •Поликлиновая передача
- •Параметры клиновых ремней
- •Зубчатоременная передача
- •Силы, действующие на валы
- •Силы, действующие на валы
- •Расчет ременных передач на долговечность
- •2.9.6. Шкивы ременной передачи
- •Профиль шкива клиноременной передачи
- •Профиль ремня поликлиновой передачи
- •Профиль шкива зубчатоременной передачи
- •Основные размеры шкивов ременных передач
- •Способы натяжения ремней
- •Рекомендации по конструктивному расположению шкивов в приводе
- •3. Разработка кинематики привода подач
- •Коэффициент μ
- •4. Примеры проектирования приводов главного движения металлорежущих станков
- •С электродвигателем модели аир132м2
- •Параметры трех вариантов коробок скоростей
- •1. Разработка кинематической схемы привода
- •2. Расчёты для обоснования конструкции деталей привода
- •40×2×7H/7nГост 6033-80.
- •95×3×7H/7nГост 6033-80.
- •Параметры зубчатых передач привода
- •3. Проверочные расчеты деталей привода
- •Основные силовые характеристики зубчатых передач при работе с максимальным моментом
- •Коэффициенты расчетной нагрузки
- •Проверочный расчет цилиндрических зубчатых передач на выносливость при изгибе
- •Проверочный расчет цилиндрических зубчатых передач на контактную выносливость зубьев
- •Кинематические и силовые характеристики ременной передачи по кинематической схеме привода
- •Параметры сечения 11м клинового ремня
- •Проверочный расчет ременной передачи по тяговой способности
- •Основные размеры шкивов ременной передачи
- •Механические свойства сталей
- •Нагрузка, действующая на II вал коробки скоростей со стороны деталей привода
- •Расчет нормальных σ и касательных τ напряжений в опасных сечениях вала
- •Проверочный расчет вала по критерию статической прочности
- •Проверочный расчет вала по критерию усталости материала
- •Проверочный расчет эвольвентных шлицевых соединений
- •Проверочный расчет шлицевого соединения d – 8×36×40h7/h6×f10/e9
- •4. Расчет и обоснование параметров шпиндельного узла
- •Технические характеристики шпиндельного узла
- •Расчет жесткости опор шпинделя
- •Расчет шпинделя на жесткость
- •Геометрические параметры деталей привода
- •Режимы обработки
- •Расчет потерь в электродвигателе при заданной мощности
- •Список рекомендуемой литературы
2.9.6. Шкивы ременной передачи
Шкивы изготавливаются из чугуна марок СЧ15, СЧ20 и ВЧ35 методом литья при окружных скоростях до 30 м/с, из сталей марок 15, 20, 20Х при скоростях до 60 м/с, легких сплавов (Д16, АК4 и др.) при скоростях до 100 м/с. При этом рабочая поверхность шкива тщательно обрабатывается (Ra3,2) с проведением балансировки корпуса шкива.
Профили шкивов соответствуют профилям ремней, рис. 2.44. Для клиновых ремней профиль шкива дан в табл. 2.52, для поликлиновых ремней в табл. 2.53, для зубчатых ремней в табл. 2.54.
Таблица 2.52
Профиль шкива клиноременной передачи
Сечение ремня |
lр |
b* |
h |
e |
f |
α = (34 ± 1º) |
α = (36 ± 1º) |
α = (38 ± 1º) | |||
D |
b1* |
D |
b1* |
D |
b1* | ||||||
Z |
8,5 |
2,5 |
7,5 |
12±0,3 |
8 |
50…71 |
10,0 |
80…100 |
10,1 |
112…160 |
10,2 |
A |
11 |
3,3 |
8,7 |
15±0,3 |
10 |
80…112 |
13,1 |
125…160 |
13,3 |
180…140 |
13,4 |
B |
14 |
4,2 |
10,8 |
19±0,4 |
12,5 |
125…160 |
17,0 |
180…224 |
17,2 |
250…500 |
17,4 |
SPZ |
8,5 |
2,5 |
10 |
12±0,3 |
8 |
63…80 |
10,0 |
– |
– |
> 80 |
10,2 |
SPA |
11 |
3,3 |
13 |
15±0,3 |
10 |
90…112 |
12,8 |
> 112 |
13,1 | ||
SPB |
14 |
4,2 |
17 |
19±0,4 |
12,5 |
140…180 |
16,4 |
> 180 |
16,7 |
Таблица 2.53
Профиль ремня поликлиновой передачи
Сечение ремня |
h |
Δ |
e |
f |
r1 |
r2 |
К |
2,15+0,38 |
0,95 |
2,4 ± 0,03 |
3,5 |
0,2…0,3 |
0,2…0,3 |
Л |
4,68+0,38 |
2,4 |
4,8 ± 0,04 |
5,5 |
0,4…05 |
0,4…0,5 |
М |
9,6+0,77 |
3,55 |
9,5 ± 0,05 |
10,0 |
0,8…1,0 |
0,6…0,8 |
Таблица 2.54
Профиль шкива зубчатоременной передачи
Параметр ремня, обода шкива |
Обозначение параметра |
Модуль | ||||||||
3 |
4 |
5 |
7 |
10 | ||||||
Шаг зубьев ремня, мм |
p |
9,42 |
12,57 |
15,71 |
21,99 |
31,42 | ||||
Толщина ремня, мм |
H |
4,0 |
5,0 |
6,5 |
11,0 |
15,0 | ||||
Высота зуба, мм |
h |
2,0 |
2,5 |
3,5 |
6,0 |
9,0 | ||||
Толщина зуба, мм |
Sp |
3,2 |
4,4 |
5,0 |
8,0 |
12,0 | ||||
Расстояние до впадины ремня до оси троса, мм |
δp |
0,6 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 | ||||
Ширина ремня, мм |
b |
12,5…50 |
20…100 |
25…100 |
40…125 |
50…2000 | ||||
Число зубьев ремня |
zp |
40…160 |
48…250 |
48…200 |
56…140 |
5…140 | ||||
Ширина впадины шкива, мм |
S |
3,2 ±0,2 |
4,0 ±0,2 |
4,8 ±0,2 |
7,5 ±0,3 |
11,5 ±0,3 | ||||
Глубина впадины шкива, мм |
hp |
3,0 ±0,2 |
4,0 ±0,2 |
5,0 ±0,2 |
8,5 ±0,3 |
12,5 ±0,3 | ||||
Радиус, мм |
r1 |
1,0 |
1,4 |
1,7 |
2,4 |
3,5 | ||||
Радиус, мм |
r2 |
1,2 |
1,6 |
2 |
2,8 |
4 |
|
|
а) |
б) |
|
|
в) |
Рис. 2.44. Профиль шкива ременных передач:
а - клиновой; б - поликлиновой; в - зубчатой
Рекомендации по определению основных размеров шкивов ременных передач приведены в табл. 2.55.
Таблица 2.55
Основные размеры шкивов ременных передач
Параметр |
Формула |
1 |
2 |
Внешний диаметр шкива клиноременной передачи De, мм |
D + 2b* |
Внешний диаметр шкива поликлиновой передачи De, мм |
D - 2Δ |
Ширина шкива М, мм |
(n - 1)e + 2f |
Толщина обода чугунного шкива клиноременной передачи δчуг, мм |
(1,1…1,3)h |
Окончание табл. 2.55
1 |
2 |
Толщина обода чугунного шкива поликлиновой передачи δчуг, мм |
1,6h |
Толщина обода чугунного шкива зубчатоременной передачи δчуг, мм |
1,5m + 2 > 6 |
Толщина обода стального шкива δст, мм |
0,8δчуг |
Диаметр вершин зубьев зубчатоременной передачи Da, мм |
D - 2δp ± k |
Диаметр впадин шкива Df, мм |
Da – 2hp |
Диаметр ступицы чугунного шкива dст, мм |
1,65d |
Диаметр ступицы стального шкива dст, мм |
1,55d |
Длина ступицы lст, мм |
(1,2…1,5)d |
Толщина дисков шкивов C, мм |
(1,2…1,3)δ |
Диаметр отверстия в диске d0, мм |
≥ 25 |
Конструктивный диаметр D0, мм |
D – 2(h + δ) |
Примечания: 1. n– число канавок на шкиве; 2. знак «+» для ведущего шкива, знак «-» для ведомого; |
В табл. 2.55 k– поправка, учитывающая нагрузку и податливость каркаса, мм:
k= 0,2Fpμz/b,
где Fp= 2000NCp/D1– расчетная окружная сила на ремне, Н; μ – податливость витков металлотроса ремня, мм2/Н, табл. 2.47.
Различные варианты конструктивного исполнения шкивов ременных передач представлены на рис. 2.45.
|
|
|
а) |
б) |
в) |
Рис. 2.45. Шкивы ременных передач:
а, б – получаемые методом литья; в – получаемые штамповкой